赵志伟

（宁夏回族自治区水旱灾害防御中心,宁夏 银川 750001）

0 引言

西夏区是2020 年度山洪灾害调查评价县之一,地处银川平原西部、贺兰山东麓,区域山洪灾害主要由短历时局地暴雨产生,有明显的季节性和地区性。洪水特性与暴雨特性相应,汇流时间短,来势凶猛,暴涨暴落,致使山洪的危害性、破坏性极强,造成损失较大,防洪减灾困难大。开展西夏区山洪灾害调查和分析评价对防灾避灾工作十分重要,主要任务为查清危险区内人口分布,调查山洪灾害防治区暴雨特性、小流域特征,评价危险区现状防洪能力,划定山洪灾害危险区等级,确定山洪灾害预警指标和阈值,为及时准确发布预警信息、安全撤离转移人员提供基础支撑。

1 区域基本情况

西夏区地处银川平原西部,贺兰山东麓,总面积1129.27 km3,耕地面积32.5 万亩,常住人口45 万。地形地貌从西至东依次由贺兰山山地、山前洪积扇地、洪积和冲积平原三部分组成。西夏区属中温带草原性干旱气候,地表植被稀疏,水土流失严重,年均降水量193 mm～202 mm,多以暴雨形式出现在6 月～8月,降雨强度大且集中,来势猛,起洪快,形成洪峰量大、含沙量大,极易形成山洪并诱发泥石流等地质灾害。

2 山洪灾害分析评价

2.1 分析评价对象及基础资料处理

分析评价所需资料包括底图、小流域分布、植被土壤、水文气象等数据,主要由工作底图、基础数据和外业调查三个途径获得,并进行可用性、可靠性、完整性及一致性分析,进而确定合适的方法,选取典型危险区域为研究对象,建立分析与计算模型,评价对象基本情况见表1。

表1 西夏区新增山洪灾害危险区基本情况

2.2 设计暴雨计算

2.2.1 计算方法及过程

西夏区多为小于6 h的短时暴雨,本次分析将汇流时间统一延长至6 h,常规标准历时取10 min、6 h、24 h作为典型历时,查读《宁夏暴雨洪水图集》得到各对应历史的点雨量均值和点雨量变差系数Qv值,计算过程如下：

a.先计算出所需频率的典型历时对应的设计点雨量；

b.以设计点雨量乘以点面折减系数Kf,求得设计面雨量；

c.根据求得典型历时的设计面雨量,通过以下公式求得不同历时设计面雨量,公式如下：

2.2.2 计算结果

由于西夏区是典型的干旱区暴雨特性,按照同频内包雨型时程分配计算,确定暴雨历时各时段的雨量,可得西夏区新增危险区的设计暴雨成果,以银西、富宁村（甘沟流域）为例,列出计算结果见表2。

表2 新增危险区设计暴雨计算成果（甘沟流域）

2.3 设计洪水计算

2.3.1 典型频率洪水计算

据西夏区暴雨山洪强度大、历时短、产流方式为超渗产流等特性,假定暴雨与山洪同频率,按《山洪灾害分析评价技术要求》确定为P=20%、P=10%、P=5%、P=2%、P=1%共5 种,计算方法采用瞬时单位线法,计算过程中考虑区域汇水面积、概化长度、清浑比等影响因素,求得危险区沟道出口断面设计洪水结果见表3。

表3 新增危险区沟道设计洪峰流量计算表

2.3.2 水位流量关系曲线

利用曼宁公式建立水位流量关系,过程中,比降采用河道实测比降,糙率参考《宁夏回族自治区洪水调查资料汇报》中类似特征沟道历史洪水,根据沟道特征、比降及平均水深确定水位流量转换中糙率。以银西村（甘沟流域）为例,列出沟道控制断面水位流量关系曲线,见图1。在分析评价中,还需将水位-流量关系曲线与实测调查得到的危险区人口-高程信息结合分析,得到水位-人口关系曲线,计算确定各频率洪水下,淹没高程下累计人口、房屋数等信息,评价其防洪能力现状。

图1 银西村（甘沟）水位-流量关系图

3 分析评价成果

3.1 现状防洪能力评价

根据得到沟道控制断面处的水位流量关系曲线,选取沟道漫滩点作为其成灾水位,查询成灾水位对应的洪峰流量,由频率分析法或插值法确定成灾水位对应洪峰流量的频率。分析结果表明：银西村、绿苑温棚现状防洪能力大于100 年一遇,属于危险区范围；富宁村危险区现状防洪能力大于20年一遇小于50 年一遇,属于高危险区范围；农牧场九队危险区现状防洪能力大于50 年一遇而小于100 年一遇,属于高危险区。

3.2 危险区等级划分

采用《山洪灾害分析评价技术要求》中提供方法,并按照100年一遇设计洪水位和最高历史洪水位中的较高历史洪水中的较高水位淹没范围内的居民区确定为危险区范围。划分结果见表4。

表4 新增危险区防洪能力评价及危险等级划分情况

根据现场调查危险区人口高程分布关系,确定成灾水位各频率设计洪水位下的累计人口和房屋数量,可为现状防洪能力评价提供直接数据支撑。

3.3 预警指标确定

结合西夏区流域暴雨、下垫面特性及历史山洪灾害特性,该区域为典型的超渗产流区,产流平均损失率与雨量和历时有关,与前期影响降水及土壤墒情关系不大。本次预警指标分析采用水位流量反推法进行对比分析。

a.引用设计洪水计算成果中各危险区不同频率20%、10%、5%、2%及1%所对应的的设计洪峰值,在洪峰频率的关系曲线上查得临界流量对应的频率,假定该频率即是临界雨量的频率P灾。

b.根据设计暴雨计算方法求得频率P灾对应的24 小时设计面雨量。

c.根据《宁夏水文手册》查得该区域对应的暴雨递减指

数根据暴雨公式求得各预警时段对应的临界雨量。

综合考虑分析评价对象所处沟道形态、洪水上涨速率、预警响应时间等因素,确定临界雨量为立即转移指标,在临界雨量基础上折减 30%的值作为准备转移指标,以银西村为例,分析成果见表5。

表5 西夏区新增危险区雨量预警指标计算成果

3.4 合理性分析

预警指标分析是以设计洪水成果为基础,考虑不同预警时段,反推成灾流量对应临界雨量得到,主要从以下几方面进行合理性分析：

a.与雨量站实测资料进行对比分析,由于缺乏多年实测资料,选取西夏区榆树沟口站实测最大点雨量值与立即转移预警指标作对比,具有一定参考意义。对比结果见表6。可知两种方法得出结果较为近似,因此,设计暴雨洪水计算选择的方法是适用的,计算结果较为合理。

表6 预警指标结果-西夏区榆树沟口站实测洪灾雨量对比表

b.与已有成果《西夏区山洪灾害危险区划定报告》中由经验确定预警指标对比,避免较大偏差。

c.与流域、气候、地貌、植被、行洪能力等因素相近的防灾对象成果进行对比,避免较大偏差。

4 结论及建议

（1）危险区的划定只是对正常沟道断面洪水进行计算得出,现实中暴雨山洪致灾原因有许多,例如滑坡、泥石流、工程溃决、河流改道等,存在不确定性,其他原因导致的山洪灾害发生区域无法进行详尽的分析评价。

（2）对位于面积较大流域危险区,应当根据当地降雨点面关系考虑雨量转换后与预警指标对比,作为全流域预警的参考。

（3）运用好危险区分析评价所得现状防洪能力、预警指标等信息,进一步改进监测站点布设,对各级山洪灾害防治预案的丰富和完善具有支撑作用。

（4）根据分析结果,新增危险区中高危区人口占比约1/3,考虑该区域是人口、集镇密集,且是葡萄酒、奶产业集中连片区,须加大对山洪灾害防治投入倾斜力度,保障居民安全及产业发展。